你知道我們的宇宙太大了,以至於我們無法估算它的實際大小。由於宇宙膨脹的速度極快,科學家們想出了一個術語「可觀測宇宙」。
根據定義,這是一個球形區域,包含了地球上的望遠鏡和太空探測器可以觀測到的所有物質,甚至包括探索探測器「旅行者一號」和「旅行者二號」,它們的主要目的是對太陽系的探索擴展到外星系區域。
在太陽的影響範圍之外,可觀測到的宇宙的半徑大約是465.08億光年。你能想像它到底有多大嗎?要知道這根本不是宇宙的實際大小,你無法想像我們的宇宙有多大,但很容易理解它充滿了巨大的天體。
你想知道這些天體大小的排序嗎?
在開始列出宇宙中質量最大的物體之前,理解質量的概念和天文質量單位至關重要。質量,根據定義,物體中物質的數量通常用克或千克來度量。
然而,由於在測量和用國際單位制表示天文數據比較困難,天文單位制在1979年發展起來,其中有質量單位的重新定義時間長度和天文常數,天文質量單位是太陽質量,也就是太陽的質量,大約等於1.98乘以10的30次方千克,它是描述恆星和星系質量的標準單位。
當涉及到宇宙學時,天體這個術語是一個鬆散的概念,因為宇宙中充滿了如此多的天體,如行星、恆星、黑洞和脈衝星。
然而,人們必須要問,任何受引力束縛的物質結構,是否被認為是一個天體?如果答案是肯定的,那麼我們必須把星雲、星系、星系團,和星系團的星系團也看做是物體。
此外,我們應該考慮宇宙網絡,它是一個將宇宙中所有物質,都作為物體的拱形結構,因此,在本期視頻中,我們將介紹宇宙中質量最大的天體,按降序涵蓋它們的大部分類型。
第十,宇宙奇點
你們可能知道,宇宙最巨大的物體就是宇宙本身。
在宇宙大爆炸之前,大爆炸模型表明宇宙在開始的時候,138億年前處於一種非常炎熱和稠密的狀態,試著想像宇宙的總質量凝結成一個極其微小的點,就像奇點一樣,它的質量有多恐怖?
第九,暗能量
它約佔了宇宙的68%,你可能想知道暗能量到底有多大?
多虧了愛因斯坦的暗能量理論,質量著名的方程E等於M乘以C的平方,其中C是光速。將能量轉化為質量是微不足道的,你們可能之前也聽說過暗能量,但詳細解釋一下它的重要性,在十九世紀九十年代早期,科學家們確定了宇宙膨脹的一些動力學,這樣它可能有足夠的能量密度來阻止宇宙膨脹。
但它的能量也可能非常小,永遠不會阻止膨脹,然而,隨著時間的推移,引力必然會減慢膨脹的速度,因為我們的宇宙充滿了物質,萬有引力將所有物質聚集在一起。
然而,在哈勃太空望遠鏡服役期間,通過對非常遙遠的超新星的觀測表明,很久以前,宇宙實際上膨脹得比今天更慢,換句話說,宇宙的膨脹速度,並沒有像大家預期的那樣由於重力而減速,而是一直在加速,某種東西導致了這種加速,最終科學家們仍然不知道正確的解釋是什麼。
但是他們給這個解決方案起了個名字,叫做暗能量。關於暗能量還有很多未知的東西,暗能量的數量是已知的,因為我們知道它是如何影響宇宙膨脹的。
暗能量有三種可能的解釋,一種解釋是它是空間的一種屬性。是的,空間有很多驚人的屬性,其中很多才剛剛開始被理解。愛因斯坦是第一個意識到,空的空間可以擁有自己的能量的人。
而且,有可能會有更多的空間產生,因為這種能量是空間本身的一種屬性,它不會隨著空間的膨脹而被稀釋,此外,隨著更多的空間產生,更多的空間能量會出現,這將是宇宙膨脹越來越快的原因。
不幸的是,關於這個奇特的模型還有一些問題與宇宙常數有關,關於空間如何獲得能量,另一種解釋來自於物質的量子理論,該理論指出,真空空間充滿了時間粒子,這些粒子不斷形成,然後通過湮滅而消失,然而這些虛擬粒子的總數與暗能量的比例不一致。
對於暗能量的最後一種解釋是,它是一種新的動力能量、流體或場域,可以被認為是填滿所有空間的東西,但它對宇宙膨脹的影響,與物質和正常能量相反。總之,科學家需要更多更好的數據來確定這些模型。
第八,暗物質
它約佔宇宙質量的27%。觀測讓我們更加確定暗物質是什麼,而不是它實際上是什麼。
首先,它被稱為暗物質,因為它不是我們每天觀察到的恆星和行星的形式,觀察表明宇宙中可見的物質太少,不足以構成觀測所需的27%。
第二,暗物質不是正常物質的烏雲形式,是由數十億暗物質組成的,我們意識到這一點,因為我們能夠通過它們吸收穿過它們的輻射,來探測隱藏的強子云。
最後,我們百分之百地確定暗物質和反物質不同,因為我們沒有觀察到,反物質與物質湮滅時產生的獨特伽馬射線。
然而,關於暗物質仍然有一些可行的可能性,其中一種理論認為,如果暗物質全部集中在棕矮星或重元素的小塊中,也就是大質量的緻密光暈物質,那麼長期下來,物質仍可能構成暗物質。
另一方面,有一種最常見的觀點認為,暗物質根本沒有隱藏的能量,但它是由更奇異的粒子組成,比如弱相互作用的大質量物體。
第七,宇宙中質量最大的星系團
根據洛斯阿拉莫斯國家實驗室發布的一項研究,宇宙中質量最大的天體被計算為一個星系團,其總質量等於3.8乘以10的15次方個太陽質量。
這項研究還表明,2007年4月,有63至70個星系團,是宇宙中質量最大的候選星系團,這些發現激發了進一步的觀察和調查,科學家們將探索更大的體積的物質,因此,極有可能在未來十年內發現宇宙中最大的物體。
第六,宇宙中質量最大的星系
據天文學家所知,宇宙中最大的星系,大約是5乘以10的11次方個太陽質量,通常是質量的80%星系以恆星的形式存在,剩下的大部分是氣體。
天文學家們在試圖了解所有類型的星系是如何形成的,他們尤其對巨型星系感興趣,因為它們似乎存在於早期的宇宙中。
我們的宇宙大約有138億年的歷史,而銀河系和我們附近的其他星系,受益於有足夠的時間變得更大。然而,一些最巨大的星系被發現時,只有幾十億年的歷史,問題是,它們是如何在這麼短的時間內變得這麼大?
這個問題的部分答案,可以通過觀察一個星系中新恆星的誕生,以及其中心大質量黑洞的增長來找到。幸運的是,這兩個過程都可以在遙遠的物體中研究,因為它們產生明亮的紅外輻射,而後者也產生強烈的無線電和X射線。
第五,宇宙中質量最大的黑洞S50014+81
對於單個物體,宇宙中質量最大的單個物體,是一個被命名為S50014+81的超大質量黑洞。
它於1911年被發現,離地球大約有120億光年,精確地位於仙王座的高赤經區附近,這個超大質量黑洞的質量大約是400億個太陽質量。
你可能會問,這顆恆星會有多大,才會產生S50014+81這樣的超大質量黑洞?
然而,這個問題是基於一個錯誤的前提,即超大質量黑洞起源於恆星變成的黑洞。實際上它們並不存在,事實上,任何恆星的質量都是有極限的,大約有200個太陽質量,超過這個極限,一顆恆星就會不穩定,失去周圍空間的任何額外質量。
因此,像S50014+81這樣的超級黑洞,可能是由幾百個恆星黑洞組成星系團而形成的,每個星系團的質量都不超過50個太陽質量,它們相互碰撞,形成一個中等大小的黑洞,質量只有幾千個太陽質量,到達那個階段後,它們開始通過吸收附近的物質如塵埃、氣體和暗物質,迅速成長為超大質量黑洞。
第四,銀河系中質量最大的黑洞
它是人馬座的一顆恆星演變而成,質量估計是4.1乘以10的6次方個太陽質量,位於銀河系的中心,這幾乎是一個類星體,離我們有2萬6千光年,直徑是4400萬公裡,大約是太陽和水星的距離,這些數字對於一個黑洞來說非常大。
由於它們活動的非常快,佔據的體積較小,當涉及到觀察時,它是肉眼看不到的,這是一個微不足道的事實,因為黑洞不讓光逃逸,另外,由於巨大的塵埃在地球和我們的星系中心之間,它所在的位置,科學家很難發現它和收集數據。
第三,宇宙中質量最大的恆星
宇宙中已知的質量最大的恆星,是一顆命名為R136a1的恆星,它的質量超過了265個太陽質量。
天文學家仍在試圖理解這顆恆星是如何存在的,因為它打破了恆星的質量限制,除了質量最大,它也是宇宙中最明亮的恆星,亮度是太陽的900萬倍。
它是大麥哲倫星雲狼蛛星雲超級星團的一部分,恰好是在宇宙中其他一些大質量恆星的位置。
第二,銀河系中質量最大的恆星
盾牌座UY是銀河系中質量最大的恆星,其質量大約相當於30個太陽質量。
然而,它的區別並不僅僅在於它的質量,還在於它的大半徑,據估計是太陽半徑的1700倍,因此,這顆恆星如此大,它的外表面將遠遠超出木星的軌道,木星距離太陽的距離是距離地球的5倍。
第一,太陽系中質量最大的行星
如果我們把範圍縮小到太陽系而不是整個宇宙,我們會發現木星是太陽系中質量最大的行星。
它的質量等於0.001倍的太陽質量,是地球質量的317.8倍。它的質量如此之大,它實際上等於太陽系所有其他行星的質量之和的2.5倍。
木星也被稱為「失敗的恆星」,因為它的組成元素和恆星一樣,都是氫和氦。然而,它的質量不夠大,內部的壓力和溫度,也不足以使氫在氫聚變的過程中聚變為氦,氫聚變是太陽和其他恆星在其主要生命周期中的能量來源。